美卓自动化 DCS系统介绍
DCS控制系统介绍
4、 DCS网络
把现场控制器和人机界面连成一个系统。 为了确保通讯可靠，DCS生产厂家无论是电
MIS网
黑白打印机
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3、 控制总线
把完成不同任务的三种控制器连在一条总线上，实现控制器 之间的通讯，称为控制总线。
在控制总线上的不同控制器的数量不受限制，在这一条总线 上除三种不同的控制器模件以外，还有DCS网络的接口模件。
在控制总线上，控制器之间可以调用数据，使得模拟量和开 关量之间的结合很好。控制总线不是DCS系统都具有，可以把 各种控制器分别连到DCS网络上，控制器之间的数据调用通过 DCS网络。
(3) 存储转发式
存储转发式协议是一个结点发出信息 ，传给下一个，这个结点接到信息，必 须先存下来，如果自己要，就可以接收 下来，如果不需要，就把它转发出去。 直到需要这个信息的结点为止。然后信 息再返回到源结点，才释放这个信息。 这种协议主要用于环型网络中，如 Beiley NETWORK-90 JX-300系统等。
(3) 星型网络
星型网络结构如图五示。 星的中心为主结点，其他 为从结点，网上各从站间 交换信息都要通过主站， 这种拓扑结构体现了一种 集中式通讯控制策略，主 结点负责全部信息的协调 和传输，一旦发生故障， 殃及整个网络。为了提高 可靠性，主结点采用冗余 结构，使系统投资较大。 如JX-300等采用星型网络 。
DCS系统介绍ppt课件
七、SIS系统
• SIS系统(Safety Instrumented System 安全仪表系统)属于企业生产过程自动化范畴 ，用于保障安全生产的一套系统，安全等级高于DCS的自动化控制系统，当自动 化生产系统出现异常时，SIS会进行干预，降低事故发生的可能性。SIS系统以分 散控制系统为基础，采用先进、适用、有效的专业计算方法，提高了机组运行 的可靠性。
26
5.2 监控画面组态
27
5.3 工作站组态
• 用于监视控制显示画面及部分组态功能。
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5.4 通讯组态
• 用于组态工作站，打印机及第三方控制器。
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• I/O信号 • 系统冗余 • DCS系统的特点
六、DCS的基础知识
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6.1 IO信号
• I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是 模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器。
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6.2.2 FTE网络
• 容错以太网（FTE）是Experion PKS的控制网络，FTE不但提供了容错的特点，也 提供了快速网络的响应，及工业以太网的控制系统安全性。
• 容错以太网（FTE）是冗余网络结构（物理）的单网（逻辑），这种冗余的结构 是通过Honeywell的FTE驱动，及商用的网络设备实现的。
48
49
5
2.2 1940~1970年
• 第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展，人们开始尝试将计算机用于 过程控制。但当时采用的办法是用一台计算机控制几十甚至上百个回路，这样 做的危险性很高，如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这造成了危险 集中。
6
2.3 1970~1990年
DCS系统原理及应用情况
横河控制站FCS维护画面 选中FCS后，双击鼠标或使用操作员键盘的光标和画面进入键，可以进入FCS维护画面，显示的内容有：FCS的类型、站号、版本号；FCS的CPU的状态、插件箱的类型、插卡的类型；前后机柜柜门的温度、风扇的状态等。在运行状态下，还可以在线下载IOM，启动/停止FCS的CPU，进行FCS的参数存储。
横河CS-3000系统中FCS冗余结构
五、PLC系统 PLC（Programmable Logic Controller)可编程序控制器最早取代传统的继电器控制装置，实现逻辑计算、计时、计数和顺序控制，主要用于开关量控制，随着技术和需求的发展， PLC也可完成模拟量的控制。１、ＰＬＣ的特点１）应用灵活：ＰＬＣ为标准的积木式硬件结构，现场安装方便，各种控制功能通过软件编程完成。２）功能完善：ＰＬＣ系统开关量、模拟量均能控制，具备许多功能模块满足不同的控制要求。３）操作方便、维护简单：ＰＬＣ采用梯形图编程，易懂易学，编程和修改程序方便，硬件故障检查和处理方便。４）节点利用率高：节点在程序中的使用不受限制。５）安全可靠：硬件制造技术保证了可靠性。６）适用范围广：中、小规模系统，开关量处理方便、逻辑功能强、适应大量的顺序控制、逻辑控制。
通讯网络
３、我厂PLC系统的状况1)西门子PLC S7-300（老球罐、芳烃罐区、汽油罐区、供水净化池、火炬、排水污水回用、三污、聚二PK804、PK902、2#焦化高压水泵） S7-400（余热电站、原重油罐区、聚二EX801）2)GE公司PLC VersaMax（聚一二工段） GE90-70（联合气压机、焦化3#压缩机、10万吨聚丙烯ESD） GE90-30（加氢压缩机） GMR(联合1#主风机)3）TRICON TS3000（重整加氢K302、催化三机组、3#加氢循环氢压缩机） TRIDENT（2#焦化压缩机）4) 莫迪康PLC QUANTUM系统（锅炉水处理）
专题7_maxDNA的汽轮机控制系统介绍
2:31pm Start Down
Stop 11:00am Start 10:42am
50 100 150 200 250 MEGAWATTS
Stop 10:15am
Start 9:23am
未采用 DEB/400 控制策略时 负荷控制响应曲线
采用 DEB/400 控制策略后 负荷控制响应曲线
IOP341 模件不能单独使用，需要配 IOP342 专用端子块和 CTO302 模件至端子块的 连接电缆。 2.2 IOP345 汽机超速遮断模件（测速卡）
汽轮机超速遮断（TOT）模件和关联端子块测量基于三个相互独立的转速表的速 度输入的转速，保护汽轮机免于一种不安全的超速状态。如果超速回路确定三个转速 读数中的两个已超过遮断设定（典型值为 103% 和 110% 额定转速），则 TOT 端子板 上的一个接点闭合，即使到 maxSTATION 或到 DPU 的通讯故障，由 TOT 模件提供的保 护也会动作。实践中，可由一对 TOT 模件组成的冗余配置或由三个 TOT 模件组成的三 模块冗余配置增强超速保护，其中每一个 TOT 模件可都与三个转速输入相连接, 并且 任何一个模件可以通过接点闭合发出遮断指令。这两种组态方式都可以提供三取二的 汽轮机超速遮断，可用于电厂的 ETS 系统。 IOP345 模件不能单独使用，需要配 IOP346 专用端子块和 CTO303 模件至端子块的 连接电缆。 2.3 IOP348 功率负荷不平衡(PLU)模件
maxDNA 分散控制系统的专题介绍
maxDNA 分散控制系统的汽轮机控制和保护系统
（DEH/MEH专题说明） 1. 概述 汽轮机控制系统是一个发电厂中最重要的控制系统之一，因为它监视和控制的是 发电厂中最基本的也是最昂贵的设备。 美卓自动化（Metso Automation）是专业的控制系统供应商，在大型化石燃料电 厂中提供汽机-锅炉协调控制系统已有 80 多年的历史（从其前身—美国利诺公司开 始）。在上世纪的 50 年代后期，利诺公司开发了第一代 D-E-B 直接能量平衡协调控 制系统。该协调控制系统能够平行地控制锅炉和汽轮机，获得期望的发电量。但协调 控制系统并不直接控制汽轮机，而只是在 AGC 方式或远方自动方式下将阀位指令发送 到由汽轮机制造商提供的汽机控制系统。在美卓自动化早期完成的汽轮机控制系统中 较多地采用了这种方式，即操作员采用 DCS 提供的统一的人-机界面，控制指令则通 过接口传送到由汽轮机制造商提供的汽机控制系统。 发电机并网并达到一定的负荷以后， AGC 方式是必须的。控制系统应设置以 MW 数表示的机组指令和负荷变化率，然后自动控制蒸汽进入的阀门来线性地复制对机组 的要求。控制系统还必须允许机组参与频率校正。机组的负荷指令可以由操作员设 置，或由调度中心通过 RTU。 美卓自动化开发了独特的负荷控制方式，不同于大部分竞争对手，尤其是汽轮机 制造商提供的汽机控制系统。通常，大家都会采用相同的参数（例如冲动压力），允 许操作员投入控制回路。但很少有人实际采用发电量、压力和频率的串级回路。这种 控制回路已经在多年的实践中证明不论在协调或非协调方式下都能够提供最佳的发电 控制。它能够最大限度地利用锅炉的蓄能并线性化汽机调门开度。图 1 显示了采用美 卓自动化 D-E-B400 机-炉协调控制系统对改进机组响应和负荷控制的效果。
DCS系统原理及应用情况
霍尼韦尔ＤＣＳ系统典型结构
Engineer tools
Plant Information Network
工厂应用平 台
GUS 人机界面
APP/AM 应用过程平台
PHD 工厂数据库系统
LCN
NIM 实时数据服务 FSC 故障安全控制器
HM 历史数据服务
Honeywell
Honeywell
Honeywell
２、ＰＬＣ系统基本组成
上位机１ 通讯网络 下位机 上位机２
1)下位机：执行PLC的控制程序，完成控制功能，一般采用专用的PLC厂 商提供的专用的PLC程序，西门子PLC的STEP7，GE公司PLC的LM90-70, 莫迪康PLC的CONCEPT。 2)上位机：为人机界面，完成监视操作功能，一般采用工控软件如 IUTCH、FIX、WINCC等，功能类似DCS的监视和控制功能。 3)通讯网络：上位机和下位机的通讯采用各种方式，通用的、专用的，工 控软件可支持各种厂商的PLC的通讯。
6）过程报警画面：100个点的报警一览表。18个报警/窗口，200个报警/HIS
7) 控制方案图窗口：显示控制方案图的数值和报警状态。
DCS系统窗口调用功能键
一 直 显 示
系 统 状 态 显 示
帮 助 信 息 窗 口
过 程 报 警 窗 口
操 作 指 导 窗 口
控 制 窗 口
调 整 窗 口
趋 势 窗 口
其它控制系统
FIO
ER bus
Remote Node
FIO
横河ＤＣＳ系统控制站控制单结构图
供电单元
CPU卡 RIO BUS接口卡 /ESB BUS接口卡
Vnet 连接单元
电源单元
美卓Metso DCS 系统教程
记录有操作人员调节和自动调节的记录，包括设定值、电机启停等一些 操作记录。可用于操作人员的误操作查证。 d、Message Display 报警记录。 e、Trends （历史曲线记录）
可以记录一个回路7.5min~28d的历史曲线。可以用于对比分析，工艺上 可以用来跟踪纸的质量。 f、metsoDNA process Help Interlocking （metsoDNA过程连锁条件帮 助） 其中绿色代表着条件已满足。如有惊叹号的三角形标志说明此条件不满足， 该功能主要用于快速查找联锁条件（此功能在纸机上有，浆线上没有做。
在BIU84卡的内部每个通道都对应有一个跳线槽（见上图），分别是0~7， PNP/NPN的跳线方法如下：
BOU8（Binary Output Unit）：BOU8是一个八通道开关量输出单元。主要 用来控制电磁阀，开关阀和电机的启停。但应该注意：每个通道的再大 负载不得超过3W。如果负载大于3W，我们就要采用中间继电器来控制。
电源单元 FPU (Field Power Unit 400) ：输出功率900W 的多功能供电电源。 SPU (Standby Power Unit)：后备电源。用于I/O柜。 SPUC (Standby Power Unit)：后备电源。
在硬件介绍完以后。我想就我们常用到的地址的概念来介绍下：比如我们 对地址常这样说：2：3：4。其实我们这样的说法是错误的。这样的地 址是不唯一的。地址的正确说法应该是：CP** FBC** 2：3：4。这样的 地址才是正确的才可以找到唯一的一个点。它代表的意思是：CP**（过 程控制站）；FBC**（现场总线控制器）；2（PIC）；3（card）；4 （channels）
PIC（Process Interface Controller）程序接口控制器。 PIC连接过程控制服务器（PCS）和I/O单元。PIC通过1 Mbit/S 的同轴电缆 连接过程控制服务器的现场总线控制器（FBC），并且通过375 kbit/s来 连接I/O单元。一个PIC单元再多能够控制16个I/O单元。即一个机笼再多 可插16块I/O模块。
DCS控制系统详解
DCS控制系统详解（化工厂）提起DCS系统，化工人都不陌生，因为它是化工厂的大脑，会根据采集现场仪表（温度、压力、流量、液位等）信号作出判断，让输出的信号对管道的阀门进行控制由于DCS涉及的知识面很广，所以今天只介绍基本结构和原理部分，希望能为工厂中相关操作人员以及初学者提供参考。
01基本结构DCS是Distributed Control System的缩写，直译为“分布式控制系统”。
由于产品生产厂家众多，系统设计不尽相同，功能和特点也各不相同。
国内在翻译时，也有不同的称呼：分散控制系统（简称DCS）集散控制系统（简称TDCS或TDC）分布式计算机控制系统（简称DCCS）02系统组成三站一线：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络1、工程师站对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。
主要功能：提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件，并在DCS在线运行时实时监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳工作状态之下。
2、操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS，Human Interface Station，或OI，Operator Interface，或MMI，Man Machine Interface）功能的网络节点。
主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面，使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等，并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，以保证生产过程的安全、可靠、高效。
3、场控制站现场控制站是DCS的核心，是对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。
系统主要的控制功能由它来完成，系统的性能、可靠性等重要指标也都要依靠现场控制站保证。
其设计、生产及安装都有很高的要求，是分散控制系统中的主要任务执行者。
4、系统网络系统网络是连接系统各个站的桥梁。
DCS的控制说明使用介绍
DCS 系统包括控制节点、操作节点、通信网络。
控制节点包括控制站，通信接口。
操作节点包括工程师站，操作员站，服务器站，数据管理站。
通信网络包括管理信息网，过程信息网，过程控制网，I/O 总线。
控制站硬件包括机柜，机笼，供电，卡件。
机柜包括机笼、交换机、电源模块、端子板、卡件。
机笼分为电源机笼和卡件机笼；卡件包括主控卡、数据转发卡、I/O 卡件及端子板。
现场接线箱里面包括接线端子和接线端子排。
DCS 的硬件体系结构考察DCS 的层次结构，DCS 级和控制管理级是组成DCS的两个最基本的环节。
过程控制级具体实现了信号的输入、变换、运算和输出等分散控制功能。
在不同的DCS 中，过程控制级的控制装置各不相同，如过程控制单元、现场控制站、过程接口单元等等，但它们的结构形式大致相同，可以统称为现场控制单元FCU 。
过程管理级由工程师站、操作员站、管理计算机等组成，完成对过程控制级的集中监视和管理，通常称为操作站。
DCS 的硬件和软件，都是按模块化结构设计的，所以DCS的开发实际上就是将系统提供的各种基本模块按实际的需要组合成为一个系统，这个过程称为系统的组态。
(1)现场控制单元现场控制单元一般远离控制中心，安装在靠近现场的地方，其高度模块化结构可以根据过程监测和控制的需要配置成由几个监控点到数百个监控点的规模不等的过程控制单元。
现场控制单元的结构是由许多功能分散的插板（或称卡件）按照一定的逻辑或物理顺序安装在插板箱中，各现场控制单元及其与控制管理级之间采用总线连接，以实现信息交互。
现场控制单元的硬件配置需要完成以下内容：插件的配置根据系统的要求和控制规模配置主机插件（CPU插件）、电源插件、I/O插件、通信插件等硬件设备；硬件冗余配置对关键设备进行冗余配置是提高DCS可靠性的一个重要手段，DCS通常可以对主机插件、电源插件、通信插件和网络、关键I/O插件都可以实现冗余配置。
硬件安装不同的DCS，对于各种插件在插件箱中的安装，会在逻辑顺序或物理顺序上有相应的规定。
DCS说明书
DCS集散过程控制系统1.简介2.特点3.用途与前景1.DCS简介DCS控制系统（Distributed Control System，分散控制系统）是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。
它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备，具有广阔的应用前景。
针对不同行业、不同项目，在充分调查了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处理技术的基础上，使用各种分散控制系统（DCS），高质量、高标准的完成工程设计、组态、成套供货、现场启动调试、性能测试及考核验收，推出切实可行的技术方案。
其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
DCS 分硬件和软件，硬件包括DCS模块机柜、电脑、交换机、二次仪表、仪表检测装置（温度、流量、压力、分析、液位、调节阀、执行机构）等、电器控制系统、PLC、等硬件设备。
软件包括DCS组态软件还有CAD制图、编程软件等常用软件。
DCS是过程控制的电脑，它的编程跟触摸屏差不多了，但侧重算法。
(1)分散控制系统DCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术。
（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
（9）用于大规模的连续过程控制，有庞大的信息处理能力。
（10）为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。
DCS自动化控制系统
DCS自动化控制系统集散控制系统(DCS)简介DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
首先，DCS的骨架——系统网络，它是DCS的基础和核心。
由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。
对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。
这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。
因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。
系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。
为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。
这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。
在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DOS）功能的网络节点。
一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。
这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。
DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面（HMI-Human Machine Interface或operator interface）功能的网络节点。
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© Metso
metsoDNA control room
Stora-Enso, Kvarnsveden, Sweden
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One Click Deeper Analysis
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metsoACN C20 • field bus interfaces
Scalable from Small Systems...
Powerful Architecture
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Vapo Lieksa Small Boiler
Existing metsoDNA 2001
6 km 256 Kbit/s
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Boiler 1 and 2
Standalone metsoACN C20 - PCS -BU Server - Application
ECR ~ 60 I/O
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6 © Metso
metsoDNA CR
Scalable metsoDNA – From Tiny Full Featured...
Powerful Architecture
Tiny full featured metsoDNA • 10 - 250 IO’s • typically installed to field
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metsoDNA-network SK5
Damatic CL
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metsoACN SR1 and IO • metsoACN SR1 • metsoACN IO
Operator Interface • DNAuse • Alarm processor • Trend history • Engineering server and
tools • Backup functionality
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Automation room
Trend Archive and Engineering • Engineering server and tools • Trend history up to 1000 signals • Alarm history
metsoACN SR1 and IO • metsoACN SR1 • metsoACN IO
15 © Metso
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© Metso
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18 © Metso
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Operation Tools
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TAINIONKOSKI INFO
10 © Metso
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Example of the small embedded system
• All equipment in field cabinet
- Process controller - IOs and cross connection - Power supply - Network infrastructure - Drives -…
Drive controls
Integrated Safety Instrumented System
Quality controls and optimizations
Machine controls
5 © Metso
Process controls
metsoDNA CR
Asset Management solutions for all production assets
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Damatic CL
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F
Damatic-XD
Mill network which connects Damatic XD- ja metsoDNA networks
SDSL modem
• Configuration and maintenance is done from the main system
• metsoACN C20 PCS is standalone; it works even if the connection to the main system is lost
7 © Metso
metsoDNA CR
Scalable metsoDNA – From Tiny to Small...
Powerful Architecture
Operator Interface • DNAuse • Alarm processor • Backup functionality
ᅠᭈⱘࠊ఼ᆊᮣ • metsoACN SR1 ᇣൟ䔼䘧ᅝ㺙ࠊ఼ - Փ⫼ metsoACN I/O - ⫼Ѣ⦄എⱘጠܹᓣᅝ㺙
- metsoACN C20 and C65 ㋻ޥൟࠊ఼
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- metsoACN RT ൟৃᠽሩࠊ఼
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14 © Metso
metsoDNA CR
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